CN103899382A - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高设计的自由度的流量控制阀。PCV阀（40）包括：外壳（42），其具有流入口（43）和流出口（44）；阀芯（46），其以能够往返运动的方式配置在外壳内；以及弹簧部件，其用于对阀芯向流入口侧施力。在外壳内形成有计量孔部（51）。阀芯包括基轴部（59）和计量轴部（60）。通过将计量轴部***到外壳的计量孔部中、并根据外壳内的上游侧压力和下游侧压力的压力差使阀芯在往返运动方向上移动来计量从流入口（43）流到流出口（44）的流体的流量。由多个弹簧（67、69）构成弹簧部件，多个弹簧（67、69）以弹簧部件的弹簧常数在用于计量的阀芯（46）的移动区域内发生变化的方式配置。

Description

流量控制阀

技术领域

本发明涉及一种用于控制流体的流量的流量控制阀。

背景技术

例如在汽车等车辆的内燃机（发动机）的窜漏气还原装置中，作为用于控制窜漏气的流量的流量控制阀使用有PCV（Positive Crankcase Ventilation：曲轴箱强制通风）阀。

说明PCV阀的以往例（以下称作“以往例1”）。图19是表示PCV阀的剖视图。如图19所示，PCV阀140包括具有流入口143和流出口144的筒状的外壳142、以能够沿轴向往返运动的方式配置在外壳142内的阀芯146、以及对阀芯146向流入口143侧（图19中是右侧）施力的由螺旋弹簧构成的弹簧166。在外壳142内设置有具有规定内径的计量孔部151的阀座150。此外，阀芯146包括基轴部159和与基轴部159的顶端部连续的计量轴部160。计量轴部160具有同轴状的、顶端侧的小径轴部163、基端侧的大径轴部164、以及从小径轴部163侧朝向大径轴部164侧去而扩径的锥形状的锥部165。锥部165被以规定的锥角θ1形成。阀芯146的计量轴部160***在阀座150的计量孔部151内。此外，在阀芯146的基端部设有凸缘状的引导部161。此外，弹簧166夹设在外壳142的阀座150和阀芯146的引导部161之间。

在上述PCV阀140中，在发动机的进气负压被从流出口144侧导入到外壳142内时，根据上游侧压力和下游侧压力之间的压力差使阀芯146克服弹簧166的施力向流出口144侧（图19中是左侧）移动。由此，能够控制、即计量在外壳142的计量孔部151和阀芯146的计量轴部160之间的环状的开口部中流动的窜漏气的流量。另外，例如在专利文献1和专利文献2中记载有具有与以往例1同样的构造的PCV阀。

专利文献1：日本特开2005－330898号公报

专利文献2：日本特开2012－163085号公报

采用上述以往例1，对于弹簧166使用了弹簧常数恒定的螺旋弹簧。此外，存在欲在发动机的WOT（Wide Open Throttle：节气门全开）区域中增大窜漏气的流量这样的要求。因此，随着阀芯146的计量轴部160的小径轴部163小径化，锥部165的锥角θ1成为较大的角度（即急角度）。在采用具有锥角θ1是急角度的锥部165的阀芯146的情况下，在计量孔部151和锥部165之间的用于计量的移动区域中，相对于阀芯146的移动量而言流量的变化较大，因此易于发生自激振动，有时流量特性变得不稳定。

说明上述以往例1的变更例（以下称作“以往例2”）。图20是表示PCV阀的剖视图。对与以往例1的各部相对应的以往例2的各部附加标注有附图标记A。一般考虑通过如图20所示那样以较小的角度（即缓角度）形成阀芯146A的锥部165A的锥角θ2来抑制阀芯146A的自激振动，使流量特性稳定化。但是，若变更为锥角θ2是缓角度的锥部165A，则锥部165A的轴向长度变长，并且大径轴部164A的轴向长度也变长，从而导致阀芯146A整体的轴向长度的长大化，并且外壳142A的轴向长度也会长大化。此外，阀芯146A的移动区域、即所谓的行程量增大，并且需要加长弹簧166A的弹簧长度（轴向长度）且将弹簧常数设定得较小。因而，必定会使PCV阀140A大型化。

根据上述以往例1和以往例2，很难使PCV阀的流量特性的稳定化和抑制大型化这两种相违背的情况同时成立，存在设计的自由度较低这样的问题。此外，上述专利文献1和专利文献2的PCV阀也存在与以往例1同样的问题。另外，在专利文献2中，在外壳内的下游侧设有用于限制阀芯向下游侧的过度移动的限制弹簧。但是，限制弹簧是在阀芯超出用于计量的移动区域而过度地移动到下游侧时起作用的弹簧，并不是用于计量的弹簧。

发明内容

本发明欲解决的课题在于，提供一种能够提高设计的自由度的流量控制阀。

上述课题能够利用本发明来解决。

第1技术方案的流量控制阀包括：外壳，其具有流入口和流出口；阀芯，其以能够往返运动的方式配置在外壳内；以及弹簧部件，其用于对阀芯向流入口侧施力，在外壳内形成有计量孔部，阀芯包括基轴部和计量轴部，通过将阀芯的计量轴部***到外壳的计量孔部中、并根据外壳内的上游侧压力和下游侧压力的压力差使阀芯在往返运动方向上移动来计量从流入口流到流出口的流体的流量，其中，由多个弹簧构成弹簧部件，多个弹簧以弹簧部件的弹簧常数在用于计量的阀芯的移动区域发生变化的方式配置。采用该结构，构成用于对阀芯向流入口侧施力的弹簧部件的多个弹簧以弹簧部件的弹簧常数在用于计量的阀芯的移动区域内发生变化的方式配置，从而能够提高设计的自由度。

第2技术方案为：在第1技术方案中，弹簧部件具有弹簧常数根据用于计量的阀芯自初始位置的移动量而变大的非线形特性。

第3技术方案为：在第2技术方案中，弹簧部件包括：第1弹簧，其在用于计量的阀芯的移动区域的整个范围内起作用；以及第2弹簧，其在阀芯自初始位置的移动量大到引起上述弹簧部件的弹簧常数增大的程度的移动区域中起作用。采用该结构，通过在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大到引起上述弹簧部件的弹簧常数增大的程度的移动区域中使第1弹簧和第2弹簧起作用，能够将弹簧部件的弹簧常数（第1弹簧和第2弹簧的合成弹簧常数）设定得较大。由此，能够抑制外壳和阀芯的轴向长度的长大化而抑制流量控制阀的大型化。

此外，通过在用于计量的阀芯自初始位置的移动量较小的移动区域中仅是第1弹簧起作用，能够将弹簧部件的弹簧常数（第1弹簧的弹簧常数）设定得较小。

第4技术方案为：在第3技术方案中，阀芯的计量轴部具有在仅是第1弹簧起作用的区域中与外壳的计量孔部相对应且基端侧被相对于顶端侧扩径的锥部。采用该结构，通过在仅是第1弹簧起作用的区域中将锥部的锥角设定得较小，能够抑制阀芯的自激振动而使流量特性稳定化。

第5技术方案为：在第3技术方案或第4技术方案中，在外壳内的上游侧，第1弹簧夹设在外壳和阀芯之间，在外壳内的下游侧，第2弹簧与上述外壳之间沿轴向空开规定的间隙地夹设在外壳和阀芯之间，第2弹簧构成为在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大于间隙的移动区域中与阀芯相连动、且在用于计量的阀芯自初始位置的移动量小于间隙的移动区域中不起作用。采用该结构，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大于间隙的移动区域中，第2弹簧与阀芯相连动。此外，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量小于间隙的移动区域中，第2弹簧不起作用。

第6技术方案为：在第5技术方案中，第2弹簧连结于阀芯。采用该结构，第2弹簧能够与阀芯一体地移动。

第7技术方案为：在第3或第4技术方案中，在外壳内的上游侧，第1弹簧夹设在外壳内的外壳和阀芯之间，在外壳内的下游侧，设有能够沿轴向移动的连动构件，第2弹簧夹设在外壳和连动构件之间，在用于计量的阀芯的初始位置处的阀芯和连动构件之间设有规定的间隙，第2弹簧在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大于间隙的移动区域中通过连动构件与阀芯相连动，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量小于间隙的移动区域中与连动构件一同不与阀芯相连动。采用该结构，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大于间隙的移动区域中，第2弹簧通过连动构件与阀芯相连动。此外，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量小于间隙的移动区域中，第2弹簧与连动构件一同不起作用。

第8技术方案为：在第3技术方案～第7技术方案中的任一项技术方案中，第1弹簧的弹簧常数小于第2弹簧的弹簧常数。

第9技术方案为：在第3技术方案～第8技术方案中的任一项技术方案中，由1根螺旋弹簧构成第1弹簧，由1根螺旋弹簧构成第2弹簧。

第10技术方案为：在第3技术方案或第4技术方案中，在外壳内的上游侧，第1弹簧夹设在外壳和阀芯之间，在外壳内的上游侧，第2弹簧与上述外壳之间沿轴向空开规定的间隙地夹设在外壳和阀芯之间，第1弹簧和第2弹簧配置成内外双层，第2弹簧构成为在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大于间隙的移动区域中与阀芯相连动、且在阀芯自初始位置的移动量小于间隙的移动区域中不起作用。采用该结构，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量大于间隙的移动区域中，第2弹簧与阀芯相连动。此外，在用于计量的阀芯自初始位置的移动量小于间隙的移动区域中，第2弹簧不起作用。

第11技术方案为：在第1技术方案～第10中的任一项技术方案中，流量控制阀是内燃机的窜漏气还原装置所使用的PCV阀。采用该结构，能够提高PCV阀的设计自由度。

附图说明

图1是表示实施方式1的PCV阀的剖视图。

图2是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图。

图3是图1中的III－III向视剖视图。

图4是表示阀芯的侧视图。

图5是表示PCV阀的增压和阀芯的移动行程之间的关系的特性线图。

图6是表示窜漏气还原装置的结构图。

图7是表示实施方式2的PCV阀的剖视图。

图8是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图。

图9是表示实施方式3的PCV阀的剖视图。

图10是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图。

图11是表示实施方式4的PCV阀的剖视图。

图12是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图。

图13是表示实施方式5的PCV阀的剖视图。

图14是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图。

图15是表示实施方式6的PCV阀的剖视图。

图16是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图。

图17是表示实施方式7的PCV阀的剖视图。

图18是表示实施方式8的PCV阀的剖视图。

图19是表示以往例1的PCV阀的剖视图。

图20是表示以往例2的PCV阀的剖视图。

具体实施方式

下面，使用附图说明用于实施本发明的方式。

实施方式1

说明实施方式1。在本实施方式中，作为流量控制阀例示内燃机的窜漏气还原装置所使用的PCV阀。为了便于说明，在说明了窜漏气还原装置的一例之后对PCV阀进行说明。另外，图6是表示窜漏气还原装置的结构图。

如图6所示，窜漏气还原装置10是这样的***：通过将从作为内燃机的发动机12的发动机主体13的燃烧室（省略图示）泄漏到气缸体14的曲轴箱15内的窜漏气导入到进气歧管20内，使该窜漏气在燃烧室中再次燃烧。

上述发动机主体13包括上述气缸体14、连结在上述曲轴箱15的下表面侧的油盘16、连结在气缸体14的上表面侧的气缸头17、以及连结在气缸头17的上表面侧的气缸头盖18。发动机主体13通过经由进气、压缩、做功、排气这样的行程而获得驱动力。此外，随着在发动机主体13的燃烧室（省略图示）内进行的燃烧，在发动机主体13内即曲轴箱15内、连通于该曲轴箱15内的气缸头盖18内产生窜漏气。此外，窜漏气所流入的气缸头盖18内和曲轴箱15内等相当于在本说明书中所说的“发动机主体内”。

在上述气缸头盖18中设有新气导入口18a和窜漏气导出口18b。在新气导入口18a上连通有新气导入通路30的一端（下游端）。此外，在窜漏气导出口18b上连通有窜漏气通路36的一端（上游端）。另外，新气导入口18a和／或窜漏气导出口18b也可以不设置于气缸头盖18，而替代为设置于曲轴箱15。

在上述气缸头17上连通有进气歧管20的一端（下游端）。进气歧管20具有稳压箱21。在进气歧管20的另一端（上游端）经由节气门体24和进气管路23连通有空气滤清器25。节气门体24具有节气门24a。节气门24a例如连接于加速踏板（未图示），其被根据该踏板的踩入量（操作量）打开或关闭。此外，空气滤清器25用于导入空气、即所谓的新气，其内置有用于过滤该新气的过滤器元件26。利用空气滤清器25、进气管路23、节气门体24以及进气歧管20形成用于将新气、即吸入空气导入到发动机主体13的燃烧室中的一连串的进气通路27。在进气通路27中，将比节气门24a靠上游侧的通路部分称作上游侧的进气通路部27a，将比节气门24a靠下游侧的通路部分称作下游侧的进气通路部27b。

在上述进气管路23中形成有新气导入口29。在新气导入口29上连通有上述新气导入通路30的另一端（上游端）。在新气导入通路30中设有逆流防止阀32。逆流防止阀32容许空气、即所谓的新气从上述上游侧的进气通路部27a流到曲轴箱15内（图6中参照箭头Y1），而且阻止空气向相反方向的流动、即逆流（图6中参照箭头Y3）。此外，在上述稳压箱21上形成有窜漏气导入口34。在窜漏气导入口34上连通有上述窜漏气通路36的另一端（下游端）。另外，逆流防止阀32是根据需要设置的，也可以省略。

接着，说明上述窜漏气还原装置10的工作。在发动机12的低、中负荷时，节气门24a处于大致接近全闭的状态。因此，在进气通路27的下游侧的进气通路部27b中比在上游侧的进气通路部27a中产生大的进气负压（向真空侧变大的进气负压）。因而，发动机主体13内的窜漏气通过窜漏气通路36被导入到下游侧的进气通路部27b（图6中参照箭头Y2）。此时，能够利用PCV阀40（见后述）控制、即计量在窜漏气通路36中流动的窜漏气的流量。

此外，随着窜漏气从发动机主体13内通过窜漏气通路36被导入到下游侧的进气通路部27b，逆流防止阀32打开。由此，进气通路27的上游侧的进气通路部27a的新气通过新气导入通路30被导入到发动机主体13内（参照图6中的箭头Y1）。然后，被导入到发动机主体13内的新气与窜漏气一同通过窜漏气通路36被导入到下游侧的进气通路部27b（参照图6中的箭头Y2）。像上述这样，对发动机主体13内进行扫气。

此外，在发动机12的高负荷时，节气门阀24a的开度变大。因而，进气通路27的下游侧的进气通路部27b的压力接近大气压。因而，发动机主体13内的窜漏气难以被导入到下游侧的进气通路部27b内，发动机主体13内的压力也接近大气压。因此，从上游侧的进气通路部27a通过新气导入通路30被导入到发动机主体13内的新气的流量也减少。另外，通过关闭逆流防止阀32，能够阻止窜漏气从发动机主体13内向新气导入通路30逆流（图6中参照箭头Y3）。

在上述窜漏气通路36中设有用于控制窜漏气流量的作为流量控制阀的PCV阀40。PCV阀40根据上游侧压力与下游侧压力之间的压力差、即进气负压（也称作“增压”）来控制、即计量窜漏气的流量。由此，能够使与在发动机12中产生的窜漏气的量相均衡的流量的窜漏气流入到下游侧的进气通路部27b中。

接着，说明PCV阀40。图1是表示PCV阀的剖视图，图2是以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示PCV阀的剖视图，图3是图1中的III－III向视剖视图，图4是表示阀芯的侧视图。为了便于说明，将图1的左侧作为前侧，将图1的右侧作为后侧来进行说明。

如图1所示，PCV阀40包括具有流入口43和流出口44的中空圆筒状的外壳42、以能够往返运动的方式收容在外壳42内的阀芯46。外壳42内的中空部成为沿着轴向（图1中的左右方向）延伸的气体通路48。外壳42的后端部（图1中的右端部）连接于上述窜漏气通路36（参照图6）的上游侧的通路部。另外，外壳42的前端部（图1中的左端部）连接于窜漏气通路36的下游侧的通路部。因而，有时也将外壳42的后端部连接于上述气缸头盖18（参照图6）的窜漏气导出口18b。另外，气体通路48相当于本说明书中所说的“流体通路”。

上述外壳42是通过将在轴向（左右方向）上被二分割而成的前后一对外壳半体42a、42b互相接合而构成的。两个外壳半体42a、42b例如为树脂制的。在前侧的外壳半体42a的中央部内以与该外壳半体42a同轴状配置有圆筒状的阀座50。利用阀座50的中空孔形成了计量孔部51。此外，在后侧的外壳半体42b内、即气体通路48的气体流入侧（图1中的右侧）形成有中空圆筒状的上游侧的通路壁面52。此外，在前侧的外壳半休42a内、即比阀座50靠前侧的气体流出侧（图1中的左侧）形成有中空圆筒状的下游侧的通路壁面54。

在上述后侧的外壳半体42b的后端部形成有比上游侧的通路壁面52向径向内方以凸缘状突出的后端壁部56。利用后端壁部56内的圆形状的中空孔形成了上述流入口43。此外，在上述前侧的外壳半体42a的前端部形成有比下游侧的通路壁面54向径向内方以凸缘状突出的前端壁部58。利用前端壁部58内的圆形状的中空孔形成了上述流出口44。

阀芯46例如为树脂制的。如图4所示，阀芯46具有同轴状的、基轴部59、与基轴部59的顶端部（前端部）连续的计量轴部60、以及形成在基轴部59的基端部（后端部）的凸缘状的引导部61。计量轴部60形成为顶端尖细的台阶轴状，其包括同轴状的、顶端侧的小径轴部63、具有外径大于小径轴部63的外径的基端侧的大径轴部64、以及在小径轴部63和大径轴部64之间从小径侧朝向大径侧去而逐渐扩径的锥形状的锥部65。锥部65以规定的锥角θ形成。锥角θ是阀芯46的轴线46L和锥部65的外周面所成的角度。此外，在大径轴部64中存在至少1个以上台阶面和／或锥面等，但由于其外径的变化微小，因此在本说明书中忽略。此外，大径轴部64的基端部以与基轴部59相同的外径形成。

如图1所示，上述计量轴部60从流入口43侧朝向流出口44侧地***在上述外壳42的计量孔部51中。因而，随着阀芯46后退（图1中是向右方移动），计量孔部51和计量轴部60之间的环状的开口部的截面积（流路截面积）增大。此外，相反，随着阀芯46前进（图1中是向左方移动），计量孔部51和计量轴部60之间的流路截面积减少。即，通过阀芯46的计量轴部60相对于外壳42的计量孔部51在往返运动方向上移动，能够计量（测量）在两者51、60之间的开口部中流动的窜漏气的流量。

上述阀芯46的计量轴部60在用于计量的阀芯46的最后退位置和最前进位置之间的移动区域中与计量孔部51内相对应。此外，在图4中用附图标记R表示阀芯46的计量轴部60的与计量孔部51内相对应的移动区域。此外，在图4中用附图标记Ra表示计量轴部60的小径轴部63和锥部65的范围。此外，在图4中用附图标记Rb表示计量轴部60的大径轴部64的范围。此外，基轴部59和计量轴部60之间的交界处于移动区域R的后端位置。因而，基轴部59和小径轴部63的前端部不参与计量。

如图3所示，在上述引导部61的外周面上沿周向等间隔地形成有多个平面状的缺口面61b。相邻的缺口面61b相互之间为圆弧状面61a。此外，圆弧状面61a以能够滑动的方式嵌合于上述外壳42的上游侧的通路壁面52。在缺口面61b和上游侧的通路壁面52之间形成有供窜漏气流动的作为流路的字母D形的开口部。

如图1所示，在上述外壳42的气体通路48的上游侧的通路部内，在外壳42和阀芯46之间设有由圆筒型螺旋弹簧构成的1根第1弹簧67。第1弹簧67嵌合于阀芯46的轴状部（基轴部59和计量轴部60），夹设在外壳42的阀座50和阀芯46的引导部61的相对面之间。第1弹簧67始终对阀芯46朝向流入口43侧施力。此外，第1弹簧67是在用于计量的阀芯46的整个移动区域内起作用的弹簧。此外，在图1中用双点划线46表示用于计量的阀芯46的初始位置（初始位置）。

在上述外壳42的气体通路48的下游侧的通路部内设有1根第2弹簧69，该第2弹簧69具有引出端（pigtail end）部69a，由圆筒型等螺距螺旋弹簧构成。引出端部69a朝向阀座50侧。此外，在上述阀芯46的计量轴部60的小径轴部63的顶端部形成有环状的安装槽71（参照图4）。第2弹簧69的引出端部69a的小径侧的末端部利用其弹性变形安装在安装槽71中。由此，由于第2弹簧69连结于阀芯46，因此，第2弹簧69和阀芯46一体地移动。此外，在外壳42的前端壁部58和第2弹簧69的相对面之间沿轴向设定有规定的间隙S（参照图1）。由此，第2弹簧69在用于计量的阀芯46自初始位置（图1中参照双点划线46）的移动量小于间隙S的移动区域中不起作用。此外，第2弹簧69是在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量大于间隙S的移动区域中起作用的弹簧，第2弹簧69在其移动区域中对阀芯46朝向流入口43侧施力。另外，第1弹簧67和第2弹簧69构成了在本说明书中所说的“弹簧部件”。此外，第1弹簧67和第2弹簧69各自具有线形特性。

接着，说明上述PCV阀40（参照图1）的工作。在发动机12（参照图6）的停止过程中，在进气通路27中不会产生进气负压（增压）。因此，利用第1弹簧67的弹性对阀芯46施力，使阀芯46成为其引导部61靠近后端壁部56的状态、即所谓的全开状态（图1中参照双点划线46）。此时，第2弹簧69与外壳42的前端壁部58隔开间隙S地与该前端壁部58分开。另外，阀芯46的全开位置相当于在本说明书中所说的“初始位置”。

此外，在发动机12起动时，进气通路27的进气负压通过流出口44被导入到外壳42的内部、即气体通路48。因此，阀芯46在进气负压的作用下克服第1弹簧67的施力而向流出口44侧移动。并且，随着阀芯46的移动，第2弹簧69抵接于外壳42的前端壁部58，从而第2弹簧起作用，因此，阀芯46克服第1弹簧67和第2弹簧69的施力而向流出口44侧移动。即，在发动机12的低负荷时，节气门体24（参照图6）的节气门24a的开度较小，在进气通路27中产生的进气负压较大。因此，阀芯46在进气负压的作用下向流出口44侧移动（图2中参照双点划线46）。此时，阀芯46的大径轴部64的大径侧轴部与外壳42的计量孔部51相对应。因此，计量孔部51和计量轴部60之间的开口部的流路截面积变小，在PCV阀40中流动的窜漏气的流量成为小流量。另外，此时的阀芯46的移动区域是与发动机12（参照图6）的怠速区域相对应的移动区域。

此外，在发动机12的中负荷时，节气门体24（图6参照）的节气门24a的开度变大，在进气通路27中产生的进气负压减小。因此，阀芯46在第1弹簧67和第2弹簧69的施力的作用下向流入口43侧移动（图2中参照实线46）。此时，阀芯46的大径轴部64的小径侧轴部与外壳42的计量孔部51相对应。因此，计量孔部51和计量轴部60之间的开口部的流路截面积变大，与低负荷时相比，在PCV阀40中流动的窜漏气的流量增加。另外，此时的阀芯46的移动区域是与发动机12（参照图6）的局部空转区域（日文：パーシャル域）相对应的移动区域。

此外，在发动机12的高负荷时，节气门体24（参照图6）的节气门24a的开度变得更大，在进气通路27中产生的进气负压进一步减小。于是，随着阀芯46的移动，第2弹簧69与外壳42的前端壁部58分开，从而阀芯46仅在第1弹簧67的施力的作用下向流入口43侧移动（参照图1）。此时，阀芯46的计量轴部60的锥部65（包含小径轴部63）与外壳42的计量孔部51相对应。因此，计量孔部51和锥部65（包含小径轴部63）之间的开口部的流路截面积变大，与中负荷时相比，在PCV阀40中流动的窜漏气的流量增加。另外，此时的阀芯46的移动区域是与发动机12（参照图6）的WOT区域相对应的移动区域。此外，外壳42的前端壁部58和第2弹簧69之间的间隙S对应于阀芯46的移动区域中的、计量轴部60的锥部65（包含小径轴部63）与计量孔部51相对应的移动区域。

图5是表示PCV阀的增压和阀芯的移动行程（移动量）之间的关系的特性线图。如图5所示，特性线L具有增压（进气负压）的变异点P，增压小于变异点P时的特性线La的每单位压力下的阀芯46的移动行程大于增压大于或等于变异点P时的特性线Lb的每单位压力下的阀芯46的移动行程。即，从PCV阀40的初始位置到增压的变异点P，第1弹簧67起作用（参照特性线La）。此时，由于设定在外壳42的前端壁部58和第2弹簧69之间的间隙S，第2弹簧69不起作用。此外，在增压大于或等于变异点P时，第1弹簧67和第2弹簧69两者均起作用（参照图5的特性线Lb）。此时，第2弹簧69通过抵接于外壳42的前端壁部58而起作用。因而，由第1弹簧67和第2弹簧69构成的弹簧部件具有根据用于计量的阀芯46自初始位置的移动量而弹簧常数变大的非线形特性。

在本实施方式中，第1弹簧67的弹簧常数被设定为与上述以往例2（参照图20）的弹簧166A的弹簧常数相同的值。此外，设定第2弹簧69的弹簧常数，使得将第1弹簧67的弹簧常数和第2弹簧69的弹簧常数合计而成的弹簧常数成为与上述以往例1（参照图19）的弹簧166的弹簧常数相同的值。此外，阀芯46的计量轴部60的锥部65的锥角θ被设定为与上述以往例2（参照图20）的阀芯146A的锥部165A的锥角θ2相同的值。此外，第1弹簧67的弹簧常数被设定得小于第2弹簧69的弹簧常数。

因而，在阀芯46的计量轴部60的锥部65（包含小径轴部63）的与外壳42的计量孔部51相对应的移动区域、即用于计量的阀芯46自初始位置的移动量较小的移动区域中，能够使与发动机12的WOT区域相对应的移动区域（行程量）同以往例2（参照图20）的阀芯146A与发动机的WOT区域相对应的移动区域相同。此外，在除了阀芯46的计量轴部60的锥部65（包含小径轴部63）的与外壳42的计量孔部51相对应的移动区域之外的移动区域、即用于计量的阀芯46自初始位置的移动量较大的移动区域中，能够将阀芯46的与发动机12的局部空转区域及怠速区域相对应的移动区域（行程量）设为同以往例1（参照图19）的阀芯146的与发动机的局部空转区域及怠速区域相对应的移动区域相同。

由此，在阀芯46的计量轴部60的锥部65（包含小径轴部63）的与外壳42计量孔部51相对应的移动区域中，通过将弹簧部件的弹簧常数（仅是第1弹簧67的弹簧常数所相当的弹簧常数）设定得较小，并且将锥角θ（参照图4）设定得较小，能够抑制阀芯46的自激振动而使流量特性稳定化。此外，在除了阀芯46的计量轴部60的锥部65（包含小径轴部63）的与外壳42的计量孔部51相对应的移动区域之外的移动区域中，通过将弹簧部件的弹簧常数（第1弹簧67和第2弹簧69的合计弹簧常数所相当的弹簧常数）设定得较大，能够抑制外壳42和阀芯46的轴向长度的长大化而抑制PCV阀40的大型化。

采用上述的PCV阀40，构成对阀芯46向流入口43侧施力的弹簧部件的多个弹簧（第1弹簧67和第2弹簧69）以弹簧部件的弹簧常数在用于计量的阀芯46的移动区域内发生变化的方式配置，从而能够提高设计的自由度。

此外，通过在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量较大的移动区域中使第1弹簧67和第2弹簧69起作用，能够将弹簧部件的弹簧常数（第1弹簧67和第2弹簧69的合成弹簧常数）设定得较大。由此，能够抑制外壳42和阀芯46的轴向长度的长大化而抑制PCV阀40的大型化。此外，通过在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量较小的移动区域中仅使第1弹簧67起作用，能够将弹簧部件的弹簧常数（第1弹簧67的弹簧常数）设定得较小。

此外，在仅有第1弹簧67起作用的区域中，通过将锥部65的锥角θ（参照图4）设定得较小，能够抑制阀芯46的自激振动而使流量特性稳定化。

此外，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量大于间隙S（参照图1）的移动区域中，第2弹簧69与阀芯46相连动。此外，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量小于间隙S的移动区域中，第2弹簧69不与阀芯46相连动。

此外，第2弹簧69连结于阀芯46。因而，第2弹簧69能够与阀芯46一体地移动。

实施方式2

说明实施方式2。本实施方式之后的实施方式是将上述实施方式1的PCV阀40的一部分变更而成的，因此说明该变更部分，省略重复的说明。图7是表示PCV阀的剖视图，图8是同样地以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示的剖视图。如图7和图8所示，本实施方式是将上述实施方式1（参照图1）的第2弹簧69替换为由圆锥筒型螺旋弹簧构成的第2弹簧（标注附图标记74）而成的。第2弹簧74的小径侧的末端部利用其弹性变形安装在阀芯46的安装槽71上。

实施方式3

说明实施方式3。图9是表示PCV阀的剖视图，图10是同样地以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示的剖视图。如图9和图10所示，本实施方式是将上述实施方式1（参照图1）的第2弹簧69变更为由不具有引出端部69a的圆筒型螺旋弹簧构成的第2弹簧（标注附图标记76）而成的。此外，在外壳42的阀座50和第2弹簧76之间配置有能够沿轴向移动的连动构件78。连动构件78具有沿着阀芯46的轴向延伸的圆筒状的筒部78a、用于封闭筒部78a的前端开口部的端板部78b、以及突出到筒部78a的后端外周的凸缘78c（参照图9）。第2弹簧76夹设在外壳42的前端壁部58和连动构件78的凸缘78c之间（参照图9）。

此外，省略了上述实施方式1（参照图1）的阀芯46的安装槽71（参照图1）。阀芯46的计量轴部60的小径轴部63的顶端部以能够沿轴向移动的方式嵌合于上述连动构件78的筒部78a内。阀芯46的小径轴部63和连动构件78的筒部78a以动配合状嵌合，在两者46、78之间形成有供窜漏气流动的流路。此外，在连动构件78的筒部78a上形成有供窜漏气流动的至少1个通气孔（省略图示）。此外，在阀芯46的小径轴部63和连动构件78的端板部78b之间设定有间隙S（参照图9）。

采用本实施方式，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量大于间隙S（参照图9）的移动区域中，第2弹簧76通过连动构件78与阀芯46相连动（参照图10）。此外，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量小于间隙S的移动区域中，第2弹簧76连同连动构件78一起不与阀芯46相连动（参照图9）。

实施方式4

说明实施方式4。图11是表示PCV阀的剖视图，图12是同样地以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示的剖视图。

如图11和图12所示，本实施方式省略了上述实施方式1（参照图1）的阀芯46的安装槽71（参照图1），并且第2弹簧69的引出端部69a（参照图1）与阀芯46分离。此外，引出端部69a的小径侧的末端部和阀芯46的小径轴部63以能够在轴向上接触和分离的方式相对。

采用本实施方式，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量大于间隙S（参照图1）的移动区域中，第2弹簧69与阀芯46相连动（参照图12）。此外，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量小于间隙S（参照图1）的移动区域中，第2弹簧69不与阀芯46相连动（参照图11）。

实施方式5

说明实施方式5。图13是表示PCV阀的剖视图，图14是同样地以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示的剖视图。

如图13和图14所示，在本实施方式中，省略了上述实施方式1（参照图1）的外壳42的阀座50和前端壁部58。此外，替代阀座50，在外壳42的前侧的外壳半体42a的中央部以与该外壳半体42a同轴状形成有将内径减小的中空圆筒状的阀座部80。阀座部80的中空孔成为计量孔部（标注附图标记81）。在阀座部80的靠流入口43侧的壁面上形成有圆环状的弹簧座面83。此外，第1弹簧67和第2弹簧（标注附图标记85）配置成内外双层。第2弹簧85由圆筒型螺旋弹簧构成。两个弹簧67、85夹设在外壳42的弹簧座面83和阀芯46的引导部61的相对面之间。此外，以在第2弹簧85和阀芯46的引导部61的相对面之间带有间隙S（参照图13）的方式夹设第2弹簧85。此外，随着配置两个弹簧67、85，后侧的外壳半体42b的上游侧的通路壁面52大径化。此外，阀芯46的引导部61和基轴部59大径化。

采用本实施方式，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量大于间隙S（参照图13）的移动区域中，第2弹簧85与阀芯46相连动（参照图14）。此外，在用于计量的阀芯46自初始位置的移动量小于间隙S的移动区域中，第2弹簧85不与阀芯46相连动（参照图13）。

实施方式6

说明实施方式6。图15是表示PCV阀的剖视图，图16是同样地以第1弹簧和第2弹簧的作用状态表示的剖视图。

如图15和图16所示，在本实施方式中，省略了上述实施方式3（参照图9）的外壳42的阀座50和前端壁部58。此外，本实施方式在上述实施方式3（参照图9）的阀座50的外周部形成有将流入口43侧做成小径的台阶凹部87，并使第1弹簧67的前端面抵接于该台阶凹部87的台阶面。此外，本实施方式将实施方式3的连动构件78变更为具有圆板状的基板部89a和引导轴89b的连动构件（标注附图标记89）（参照图15），该引导轴89b以与该基板部89a同轴状突出到基板部89a的前表面。此外，在连动构件89上形成有供窜漏气流动的至少1个通气孔（省略图示）。

此外，第2弹簧76夹设在外壳42的前端壁部58和连动构件89的基板部89a之间（参照图15）。此外，第2弹簧76的后端部嵌合于连动构件89的引导轴89b。另外，与实施方式3（参照图9）的第2弹簧相比，本实施方式的第2弹簧76被小径化。因此，在外壳42的前侧的外壳半体42a的下游侧的通路壁面54和前端壁部58所成的角部沿周向等间隔地形成有用于嵌合第2弹簧76的前端部的多根肋状的引导突起91。此外，通过缩短阀芯46的小径轴部63，在该小径轴部63和连动构件89的基板部89a之间设定有间隙S（参照图15）。此外，阀芯46的基轴部59也被缩短。

采用本实施方式，与实施方式3的PCV阀相比，能够缩短外壳42和阀芯46的轴向长度。此外，能够缩短两个弹簧67、76的弹簧长（轴向长度）。因此，能够使PCV阀40小型化，并且能够提高外壳的两个外壳半体42a、42b以及阀芯46的成形性。

实施方式7

说明实施方式7。图17是表示PCV阀的剖视图。

如图17所示，在本实施方式中，在上述实施方式1（参照图1）的阀芯46的计量轴部60的小径轴部63的顶端部以与该小径轴部63同轴状形成有外径比小径轴部63的外径小的安装轴部93。此外，使安装轴部93的外径小于第2弹簧69的引出端部69a的小径侧的末端部的内径。安装轴部93以能够沿轴向移动的方式***到第2弹簧69的引出端部69a的小径侧的末端部中。因此，仅将安装轴部93***到第2弹簧69的引出端部69a的小径侧的末端部内即可，能够提高阀芯46和第2弹簧69之间的组装性。此外，构成为阀芯46的安装轴部93能够沿着轴向相对于第2弹簧69的引出端部69a移动，但引出端部69a不会被自安装轴部93拔脱。

实施方式8

说明实施方式8。图18是表示PCV阀的剖视图。

如图18所示，本实施方式是将上述实施方式7（参照图17）的第2弹簧69替代为上述实施方式2（参照图7）的由圆锥筒型螺旋弹簧构成的第2弹簧74而成的。安装轴部93以能够沿轴向移动的方式***到第2弹簧74的小径侧的末端部中。

本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行变更。例如，本发明并不限定于PCV阀40，也可以应用于对除窜漏气之外的流体的流量进行控制的流量控制阀。此外，弹簧部件的弹簧常数的变化形态可以适当地变更。此外，构成弹簧部件的多个弹簧并不限于第1弹簧67和第2弹簧69，可以适当地增加。此外，在实施方式中，将第1弹簧67的弹簧常数设定得小于第2弹簧69的弹簧常数，但也可以将第1弹簧67的弹簧常数设定得大于第2弹簧69的弹簧常数，也可以将两个弹簧67、69设定为相同的弹簧常数或者大致相同的弹簧常数。此外，也可以两个弹簧67、69中的至少一个弹簧替换为具有非线形特性的弹簧。此外，第1弹簧67和第2弹簧69中的至少一个弹簧由多根螺旋弹簧构成。此外，外壳42和／或阀芯46并不限于树脂制的，也可以为金属制的。

附图标记说明

10、窜漏气还原装置；12、发动机（内燃机）；40、PCV阀（流量控制阀）；42、外壳；43、流入口；44、流出口；46、阀芯；51、计量孔部；59、基轴部；60、计量轴部；65、锥部；67、第1弹簧（弹簧部件）；69、第2弹簧（弹簧部件）；74、第2弹簧；76、第2弹簧；78、连动构件；81、计量孔部；85、第2弹簧；89、连动构件；S、间隙。

Claims (11)

1.一种流量控制阀，其包括：

外壳，其具有流入口和流出口；

阀芯，其以能够往返运动的方式配置在外壳内；以及

弹簧部件，其用于对上述阀芯向流入口侧施力，

在上述外壳内形成有计量孔部，

上述阀芯包括基轴部和计量轴部，

通过将上述阀芯的计量轴部***到上述外壳的计量孔部中、并根据上述外壳内的上游侧压力和下游侧压力的压力差使阀芯在往返运动方向上移动来计量从上述流入口流到上述流出口的流体的流量，

该流量控制阀的特征在于，

由多个弹簧构成上述弹簧部件，

上述多个弹簧以上述弹簧部件的弹簧常数在用于进行上述计量的上述阀芯的移动区域内发生变化的方式配置。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

上述弹簧部件具有弹簧常数根据用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量而变大的非线形特性。

3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，

上述弹簧部件包括：

第1弹簧，其在用于进行上述计量的上述阀芯的移动区域的整个范围内起作用；以及

第2弹簧，其在上述阀芯自初始位置的移动量大到引起上述弹簧部件的弹簧常数增大的程度的移动区域中起作用。

4.根据权利要求3所述的流量控制阀，其特征在于，

上述阀芯的计量轴部具有在仅是上述第1弹簧起作用的区域中与上述外壳的计量孔部相对应且基端侧被相对于顶端侧扩径的锥部。

5.根据权利要求3或4所述的流量控制阀，其特征在于，

在上述外壳内的上游侧，上述第1弹簧夹设在上述外壳和上述阀芯之间，

在上述外壳内的下游侧，上述第2弹簧与上述外壳之间沿轴向空开规定的间隙地夹设在上述外壳和上述阀芯之间，

上述第2弹簧构成为在用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量大于上述间隙的移动区域中与阀芯相连动、且在用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量小于上述间隙的移动区域中不起作用。

6.根据权利要求5所述的流量控制阀，其特征在于，

上述第2弹簧连结于上述阀芯。

7.根据权利要求3或4所述的流量控制阀，其特征在于，

在上述外壳内的上游侧，上述第1弹簧夹设在上述外壳内的上述外壳和上述阀芯之间，

在上述外壳内的下游侧设有能够沿轴向移动的连动构件，

上述第2弹簧夹设在上述外壳和上述连动构件之间，

在用于进行上述计量的上述阀芯的初始位置处的阀芯和连动构件之间设有规定的间隙，

上述第2弹簧构成为在用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量大于上述间隙的移动区域中通过上述连动构件与阀芯相连动、且在用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量小于上述间隙的移动区域中连同上述连动构件一起不起作用。

8.根据权利要求3～7中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，

上述第1弹簧的弹簧常数小于上述第2弹簧的弹簧常数。

9.根据权利要求3～8中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，

由1根螺旋弹簧构成上述第1弹簧，由1根螺旋弹簧构成上述第2弹簧。

10.根据权利要求3或4所述的流量控制阀，其特征在于，

在上述外壳内的上游侧，上述第1弹簧夹设在上述外壳和上述阀芯之间，

在上述外壳内的上游侧，上述第2弹簧与上述外壳之间沿轴向空开规定的间隙地夹设在上述外壳和上述阀芯之间，

上述第1弹簧和上述第2弹簧配置成内外双层，

上述第2弹簧构成为在用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量大于上述间隙的移动区域中与阀芯相连动、且在用于进行上述计量的上述阀芯自初始位置的移动量小于上述间隙的移动区域中不起作用。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的流量控制阀，其特征在于，

该流量控制阀是内燃机的窜漏气还原装置所使用的PCV阀。

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